TUGAS AKHIR
PENGEMBANGAN KOMPOSIT BERBAHAN EBONIT
DENGAN KANDUNGAN SULFUR 30 PHR YANG
DIPERKUAT SERAT RAMI UNTUK KOMPONEN OTOMOTIF
Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana S1 Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun oleh: FIKRIA FAWWAZ
D 200 110 007
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
vi
MOTTO
““Barang siapa yang keluar dalam menuntut ilmu maka ia adalah seperti berperang di jalan Allah hingga pulang”
(H.R Tirmidzi)
“Karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan, maka apabila kamu telah selesai dari sesuatu urusan, kerjakanlah dengan
sungguh-sungguh urusan yang lain. Dan hanya pada Tuhanmulah hendaknya kamu berharap”
(Q.S. Al Insyiroh: 6-8)
“Sebaik-baik manusia adalah yang paling bermanfaat Bagi manusia lainnya”
(Al Hadits)
“Sebaik-baik pekerjaan setelah iman adalah Belas kasih sesama manusia”
vii
PENGEMBANGAN KOMPOSIT BERBAHAN EBONIT DENGAN KANDUNGAN SULFUR 30 PHR YANG DIPERKUAT SERAT RAMI
UNTUK KOMPONEN OTOMOTIF
Fikria Fawwaz, Joko Sedyono.
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan,Surakarta
Email : Fiikri13@gmail.com
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik, izod impak dan kekerasan pada komposit berbahan ebonit dengan variasi berat serat rami 0 phr, 30 phr dan 50 phr dan mengetahui hasil permukaan komposit dengan melakukan foto SEM (Scanning Electron microscopy).
Bahan pembuatan komposit yang digunakan adalah ebonit yang diperkuat serat rami yang telah direndam NaOH 5% selama 2 jam. Selanjutnya proses pencampuran karet dimulai dari mencampur karet alam dengan bahan kimia dan serat rami dengan menggunakan mesin two roll mill kemudian karet divulkanisasi menggunakan mesin press mold dengan suhu 150°C.
Pengujian komposit menggunakan standar ASTM D-638-02 untuk pengujian tarik, ASTM D-256-00 untuk uji izod impak dan SNI 0778:2009 untuk uji kekerasan. Hasil pengujian tarik komposit diperoleh tegangan tertinggi yaitu pada komposit ebonit berat serat rami 30 Phr 32,84 N/mm2, Sedangkan untuk regangan tertinggi mempunyai nilai 73% pada komposit ebonit berat serat rami 50 Phr. Dari pengujian kekerasan dan izod impak didapat nilai tertinggi masing-masing 97,70 skala shore A untuk kekerasan dan 31,33 J/mm2 untuk harga impak pada komposit ebonit berat serat rami 30 Phr. Berdasarkan pengamatan foto SEM yang telah dilakukan disimpulkan bahwa masing-masing komposit serat rami memperlihatkan adanya lubang-lubang udara pada permukaan komposit yang disebabkan hilangnya serat dikarenakan interfacial adhesion antara serat dan matrik sangat buruk.
viii
DEVELOPMENT OF EBONITE-BASED COMPOSITE WITH SULPHUR CONTENT OF 30 PHR STRENGTHENED WITH JUTE FIBER
FOR AUTOMOTIVE COMPONENTS
Fikria Fawwaz, Joko Sedyono.
Mechanical Engineering Faculty, Muhammadiyah University of Surakarta A. Yani Street, Tromol Pos 1 Pabelan, Surakarta
Email : Fiikri13@gmail.com
ABSTRACT
Purpose of the research was to know tensile strength, izod impact and hardness of ebonit-based material with varied jute fiber weights of 0 Phr, 30 Phr and 50 Phr and to know results of composite surface by using SEM (Scanning Electron microscopy) photograph.
Material of the composite was ebonit strengthened with jute fiber that had been immersed in 5% NaOH for 2 hours. Then, process of rubber mix started. Natural rubber mixed with chemical substances and jute fiber by using a two-roll mill machine and the rubber was vulcanized by using mold press machine at 150oC.
Test of the composite used standard ASTMD D-638-02 for tensile strength, ASTM D-256-00 for izod impact test and SNI 0778:2009 for hardness test. Results of the testing obtained the highest tensile strength of 32.84 N/mm2 for ebonit composite strengthened with 30 Phr jute fiber. Highest yield strength of 73% was found in ebonit composite with jute fibers of 50 Phr. Hardness test and izod impact test found highest values of 97.70 shore scale for hardness and 31.33 j/mm2 for izod impact in the ebonite composite with fiber jute of 30 Phr. Based on observation of SEM photographs, it can be concluded that each ebonite composite strengthened with jute fiber indicated air bubbles on surface of the composite that had been caused by very poor interfacial adhesion between the fiber and matrix.
Key words: composite, ebonite, jute fiber, NaOH
ix
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat terselesaikan.
Tugas akhir berjudul “Pengembangan komposit berbahan ebonit dengan kandungan sulfur 30 PHR yang diperkuat serat rami untuk komponen otomotif “, dapat terselesaikan atas dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu pada kesempatan ini penulis dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati ingin menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph.D, sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Tri Widodo Besar Riyadi, ST., Msc., Ph.D, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin.
3. Bapak Ir. Pramuko Ilmu Purboputro. MT, selaku dosen pembimbing akademik.
4. Bapak Joko Sedyono, ST., M.Eng., Ph.D, selaku pembimbing utama yang telah memberikan pengarahan, bimbingan dan saran hingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan.
5. Bapak Agus Yulianto, ST,MT. Selaku pembimbing pendamping yang telah banyak memberikan pengarahan, bimbingan dan saran dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.
x
yang telah memberi ilmu pengetahuan kepada penulis selama mengikuti kegiatan kuliah.
7. Bapak dan Ibu tercinta yang setiap waktu selalu mendo’akan, memberi semangat dan dorongan, serta terimakasih atas semua nasehat, bimbingan dan pengorbananmu selama ini sehingga penulis semangat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Semua do’a dan kasih sayang yang tulus dari mu akan selalu mengiringi langkahku.
8. Adikku tersayang yang telah menyemangati dan mendo’akan serta dukungannya atas terselesainya laporan ini, terimakasih. 9. Sahabat, team seperjuanganku Rizki Pradhian, Dika Apr dan
Isnanto terimakasih atas bantuanya dan atas segala suka dan duka selama penyelesaian Tugas Akhir ini, semoga persaudaraan tetap terjaga sampai kapanpun.
10. Sahabat kos Putra Asri Herlambang PJ, Dwi W, Edy Nugroho, Ferdian P. Kita berjumpa karena Allah SWT, dan berpisah juga karena Allah SWT. Semoga tetap menjaga talisilaturahmi sampai kapanpun.
11. Bapak Yudi Yunus selaku pemilik CV. Trinity Rajawali Universal Surabaya.Terimakasih telah menyediakan tempat untuk pembuatan kompon ini dan telah memberikan ilmu yang sangat bermanfat bagi saya danTeman-teman.
12. Ibu Novi selalu kepala Laboratorium Riset Karet BBKKP Yogyakarta. Terimakasih telah banyak membantu dalam proses penengerjaan spesimen dalam Tugas Akhir ini. Semoga ilmu ini bermanfaat kedepannya.
xi
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca sangat diharapkan. Harapan penulis semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan orang lain.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Surakarta, Desember 2016
xii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iii
HALAMAN PENGESAHAN ... iv
LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR ... v
LEMBAR MOTTO ... vi
LEMBAR PERSEMBAHAN ... vii
ABSTRAKSI ... viii
KATA PENGANTAR ... ix
DAFTAR ISI ... xii
DAFTAR GAMBAR ... xv
DAFTAR TABEL ... xviii
DAFTAR NOTASI ... xix
DAFTAR LAMPIRAN ... xx
xiii
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Tinjauan Pustaka ... 7
2.2. Landasan Teori ... 9
2.2.1. Komposit ... 9
2.2.1.1. Klasifikasi Komposit ... 11
2.2.1.2. Unsur Utama Pembentuk komposit ... 15
2.2.2. Karet Alam ... 17
2.2.8. Perlakuan alkali... 33
2.2.9. PengujianTarik ... 34
2.2.10. Pengujian Kekerasan ... 38
2.2.11. Pengujian Impak Izod ... 39
2.2.12. Foto SEM ... 43
BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Diagram Alir Penelitian ... 45
3.2. Studi Literature dan Survey Lapangan ... 46
3.3. Alat – Alat Peneltian ... 46
3.3.1 Peralatan Penelitian ... 46
xiv
3.4. Bahan Penelitian ... 57
3.5 Lokasi Penelitian ... 65
3.6 Prosedur Penelitian ... 65
3.6.1. Tahap dalam proses perendaman serat rami ... 65
3.6.2.Tahap dalam proses komponding ... 66
3.6.3 Tahap dalam proses Vulkanisasi ... 68
3.7.Sampel Uji ... 69
3.8. Pengujian Spesimen ... 70
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil uji tarik komposit ... 77
4.1.1. Pembahasan hasil uji tarik komposit ... 79
4.2. Hasil uji kekerasan ... 79
4.2.1. Pembahasan hasil kekerasan komposit ... 80
4.3. Hasil uji izod impak komposit ... 81
4.3.1. Pembahasan hasil uji izod impak ... 82
4.4. Hasil dan pembahasan foto SEM ... 83
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ... 87
5.2. Saran ... 88 DAFTAR PUSTAKA
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Continous fiber composite ... 12
Gambar 2.2. Woven fiber composite ... 12
Gambar 2.3. Chopped fiber composite ... 12
Gambar 2.4. Hybrid composite ... 13
Gambar 2.5. Paticulate Composite ... 13
Gambar 2.6. Laminates Composites ... 14
Gambar 2.7. Rumus Struktur Kimia Karet Alam... .... ... 18
Gambar 2.8. Reaksi antara sulfur dan molekul karet pada vulkanisasi ... 30
Gambar 2.9. Dimensi Pengujian Tarik ... 35
Gambar 2.10. Kekerasan shore A dan shore D ... 39
Gambar 2.11. Skematik Uji Impak ... 41
Gambar2.12. Skematik Pembebanan Uji impak Charpy dan Izod ... 42
Gambar2.13. Geometris spesimen uji izod impak ASTM D-256-00 ... 43
Gambar 2.14. Skema alat foto SEM ... 44
Gambar 3.1. Diagram alir penelitian ... 45
Gambar 3.2. Mesin Two Roll Mill ... 47
Gambar 3.3. Rheo Meter ... 48
xvi
Gambar 3.12. Mold untuk spesimen uji kekerasan ... 52
Gambar 3.13. Gunting ... 53
Gambar 3.20. Karet RSS (Ribbed Smoke Sheet) ... 57
Gambar 3.21.Carbon Black ... 58
Gambar 3.22. Zinc Oxide ... 59
xvii
Gambar 3.32. Cetakan Untuk Uji Kekerasan Tebal 12mm ... 71
Gambar 3.33. Spesimen Uji Kekerasan Shore A ... 72
Gambar 3.34. Spesimen Uji Tarik ... 72
Gambar 3.35. Spesimen Uji Izod Impak ... 75
Gambar 4.1. Histogram Tegangan Rata-Rata Pada Pengujian Tarik ... 78
Gambar 4.2. Histogram Regangan Rata-Rata Pada Pengujian Tarik ... 78
Gambar 4.3. Histogram Kekerasan Rata-Rata Pada Komposit... 80
Gambar 4.4. Histogram Harga Impak Rata-Rata Pada Komposit ... 82
Gambar 4.5. Foto SEM Komposit Ebonit Berat Serat Rami 0 Phr... 83
Gambar 4.6. Foto Sem Komposit Ebonit Berat Serat Rami 30 Phr ... 84
xviii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Sifat mekanik dari beberapa jenis serat ... 16
Tabel 2.2. Jenis-jenis Carbon Black ... 26
Tabel 3.1. Formulasi Komposisi Kompon ... 70
Tabel 4.1. Hasil rata-rata pengujian tarik komposit ... 77
Tabel 4.2. Hasil rata – rata pengujian kekerasan komposit ... 80
xix
DAFTAR NOTASI
A = Luas Penampang (mm²) E = Modulus Elastisitas (N/mm2) L = Panjang Akhir (mm) L₀ = Panjang Awal (mm)
�
= TeganganTarik (N/mm2) ΔL = Pemanjangan (mm)ε
= Regangan (%)HI = Harga Impak (J/mm2)
P = Panjang (mm)
L = Lebar (mm)
T = Tinggi (mm)
W = Beban (kg)
xx
DAFTAR LAMPIRAN
1. Tabel Hasil Uji Tarik
2. Tabel Hasil Uji Kekerasan
3. Tabel HasilUji Izod Impak
4. Surat Keterangan Tanda Uji
5. Surat Tanda Uji
